Осы дәріске ағымдық, аралық, қорытынды бақылау бойынша тест тапсырмалары және сұрақтар Термохими нені зерттейді?
Реакцияның жылу эффектісі деген не?
Гесс заңыанықтамасы.
Жану, еру, түзілу жылуларыныңанықтамасы.
Жылу сыйымдылығын қалай түсінесіз?
Ср-Сv-ның идеал газ үшін айырмасы неге тең?
Калориметр бомбасы деген не?
1.Гесс заңы барлық уақытта орындала ма?
A) химиялық реакция тұрақты көлемде жүрген жағдайда ғана, онда Qv = DU немесе Р = Const, онда Qp =DН.
B) кез-келген жағдайда;
C) жоқ, бұл заң моральді түрде ескірген;
D) ол компоненттері бірдей агрегаттық күйдегі реакциялар үшін ғана орындалады;
E) барлық жауап қате.
*****
2.Идеал газдар үшін Ср және Cv арасында қандай байланыс бар? A) Cv = Ср- R;
B) Cv = Ср+ R;
C) Ср = Cv - R;
D) Ср = Cv+ R/2;
E) Ср = Cv.
*****
3.Идеал газдар үшін Сржәне Cv арасындағы айырым неге тең? A) 3,418 Дж/К*моль;
B) 9,3 Дж/К*моль;
C) 8,31 Дж/К*моль;
D) 22,3 Дж/К*моль;
E) ол газдың табиғатына байланысты.
*****
4.Заттың стандартты жану жылуы қалай белгіленеді?
A) ∆fH0(298).
B) ∆rH0(298).
C) ∆sH0(298).
D) ∆CH0 (298).
E) ∆vH0 (298).
*****
5.Гиббс-Гельмгольц теңдеуі:
A) (d∆G/dT)p=-∆S;
B) ∆G=∆H+T(d∆G/dT)p;
C) dH=TdS+VdP+∑µidni;
D)dG=dH-TdS;
E)∆G=-S∆T+V∆P.
*****
6.Химиялық потенциалбұл:
A) (dG/dP)v;
B) (dF/dT)v;
C) (dG/dni)P, T, nj ;
D) (dS/dT)v;
E) (dU/dS)v.
*****
7.Химиялық реакция 2A+3B=C+2F үшінжылу сиымдылық келесі теңдеумен есептеледі:
A)Cp = Cp(C) + Cp(F) - Cp(B) - Cp(A);
B) Cp = Cp(C) + 2Cp(F) - 3Cp(B)-2Cp(A);
C) ∆Cp=Cp(C)+Cp2(F)-Cp3(B)-Cp2(A);
D) ∆Cp=Cp2(C)+Cp3(B)-Cp (C)-Cp2(F);
E) ∆Cp=Cp(C)+2Cp (F)-3Cp (A)-2Cp (B).
*****
8.Кирхгофф теңдеуі:
A) (d∆H/dT)p= ∆Cp;
B) ∆Cp =∑ρĵCp(прод);
C) Сp=Cv+R;
D)∆H=Qp;
E) ∆U=Qv.
1
№ 3
дәріс
№3 Термодинамиканың екінші бастамасы. Жоспар: Қайтымды және қайтымсыз процестер. Максимал жұмыс. Термодинамиканың II-ші заңы.
Карно циклі және максималды пайдалы әсер коэффициенті.
Энтропия күй функциясы.
Термодинамикалық ықтималдық және энтропия. Больцман теңдеуі.
Белгiлi процестер оң, терiс және тепе – теңдiк деп үшке бөлiнедi. Өздiгiмен жүретiн процесс оң процесс деп аталады. Мысалы, жылудың жылы денеден салқын денеге ауысуы, заттың қою ерітіндіден сұйық ерітіндіге диффузиялануы және т.б. Табиғаттағы өздігінен өтетін процестер тек бір бағытта жүреді. Олардың бәрі қайтымсыз процестер. Олардың жүруі үшін жұмыс немесе энергия жұмсалмайды.
Термодинамиканың бірінші заңы берілген процестің оң немесе теріс екенін айта алмайды, оның үстіне процестің немесе реакцияның өздігінен жүретінін немесе жүрмейтінін де көрсете алмайды. Термодинамиканың бірінші заңы жүйеде термодинамикалық тепе-теңдік орныққанда жүйе қандай параметрлермен сипатталатындығын көрсетпейді. Бұл мәселелерге термодинамиканың екінші заңы жауап береді. Термодинамиканың алғашқы екі бастамасы:1–ші бастама. Энергияның пайда болуы немесе жойылуы мүмкін емес.2 – ші бастама. Бірден – бір нәтижесі жылуды жұмысқа айналдыруға болатын процесс мүмкін емес.
Екінші бастамадағы «бірден – бір нәтижесі» деген сөздің елеулі маңызы бар. Жалпы айтқанда, жылудың толық жұмысқа айналуы мүмкін және ол изотермиялық процесс кезінде болады. Мысалы: газдың температурасын тұрақты (изотермиялық) етіп сақтағанда, поршені бар цилиндрдегі газ ұлғаяды делік. Мұндай процесс жылу сырттан берілгенде ғана мүмкін болады. Мұнда поршеннің алатын жұмысы жеткізіліп берілген энергияға дәлме–дәл эквивалентті.
Термодинамиканың екінші бастамасында процестің осындай циклдік қайталануы ұйғарылады және сонымен бірге сыртқы жылу көзінің болмайтындығы анық түрде айтылмағанымен, ескеріледі.Термодинамиканың екінші бастамасының дәлелдене түскен тұжырымдамасы мынадай: Томсон постулаты: «Қоршаған денелерде ешбір өзгерістер болмайтындай, тек бірден – бір нәтижесі жылуды жұмысқа айналдыратын ондай периодтық процесс болуы мүмкін емес».Клаузиус постулаты: «Жылу қызуы аз денеден жылуы көп денеге өзімен - өзі ауыса алмайды».
Энергияның құнсыздану дәрежесін сан тұрғысынан өрнектеп көрсету үшін Клаузиус (1865ж.) энтропия S ұғымын енгізді. Жүйенің ретсіздігі неғұрлым көп болса, соғұрлым S энтропия жоғары болады.Энтропия бөлшектердің қозғалысын анықтайды, ол ретсіздік өлшеуі. Өлшем бірлігі кДж/ мольК.
Жылу процестерін практикада ең жақсы пайдалану мәселесі ХІХ ғасырдың алғашқы ширегінде – ақ пайда болды. Сади Карно жылу двигательдерін ең ұтымды пайдалу жағдайларын тағайындап шығарды.
О л идеал жылу двигателінің ПӘК мынадай формуламен өрнектелетінін көрсетті:
яғни ол әрқашан бірден кем болатыны және Q2/Q1 бөлшегі (мұндағы Q1 – қыздырғыштан алынған жылу мөлшері, ал Q2 – тоңазытқышқа берілген пайдаланылмаған жылу мөлшері) неғұрлым кіші болса, соғұрлым бірге жуықтай түсетіндігін көрсетті. Карно идеал двигательдің тұйық циклін сипаттап берді.
Жылу машинасы абсолюттік жылу өткізгіштік қасиеті бар материалдан жасалған, салмақсыз поршені бар цилиндр. Бұл машинада жұмыстық зат ретінде 1 моль идеал газ қолданылады делік және сонымен қатар жылу машинасына қыздырғыш (А заты) және суытқыш (В заты) қосылған.
Бастапқы жағдайда цилиндрдегі жұмыс затының күй параметрлері Р, Т, V, сипатталады делік.Осы жағдайлардан бастап жылу машинасының жұмысы басталады, ол 4 этаптан тұрады (бір циклде).
1 .Цилиндр А затымен қосылды, яғни нәтижесінде газ изотермиялық ұлғаяды, көлемі υ2 – дейін, қысымы Р2 – поршень өз орнын өзгертеді. Бұл кезде жұмыс заты қыздырғыштан Q1 = q1 жылуды сіңіреді де, сыртқы ортаға жұмыс жасайды.
2.Енді қыздырғышты айырып, цилиндр оқшауланады, яғни адиобаттық процесс жүруге жағдай жасалады. Бұл кезде жұмыстық зат адиабаталық ұлғаяды. Жұмыстық заттың сыртқы ортаға жасаған жұмысы:
3.Цилиндрді жылу оқшауынан шығарып В затымен қосады, бұл кезде жұмыстық зат изотермалық сығылады, яғни газ В затына жылуын береді де Q3 = - q2, ұлғаю жұмысы жасалады, яғни В затынан цилиндрді айырып, жылулық оқшауланады. Бұл кезде жұмыстық зат адиабаталық сығылады, газ бастапқы күйіне оралады. Бұл кездегі жұмыстық заттың қоршаған ортаға жасаған жұмысы.
Нәтижесінде 4 процестен тұратын (изотермиялық ұлғаю, адиабаталық ұлғаю, изотермиялық сығылу, адиабаталық сығылу) тұйық процесс жүрді.
Т ұйық процестің барлық жылуының мәні оның барлық жасаған жұмысына тең:
Ж ылу мен жұмыстың мәндерін қойып, түрлендірулерден кейін:
Бұл теңдеу қыздырғыштан келген жылудың әсерінен жылу машинасының істеген жұмысын көрсетеді, яғни q1 - q2 = W.
Кез келген жылу машиналарында жылу жұмысқа айналады. Термодинамиканың екiншi заңы жылудың бәрi бiрдей жұмысқа айналатынын көрсетедi. Циклдiң тиiмдiлiгi пайдалы әсер коэффициентi (ПӘК) шамасымен анықталады.
=А/Q1=(Q1–Q2)/Q1немесе =А/Q1=(Т1–Т2)/Т1 Бұдан Карно айналым процесінде ПӘК-тің тек қыздырғыш пен тоңазытқыш температураларына байланысты екенін көре аламыз.
Статистикалық физикада термодинамикалық ыктималдылықты жүйе жағдайының ыктималдылығы рстінде қарастырады. Жүйенің жағдайы (микроскопиялық) оның көптеген микрожағдайымен сипатталады. Осы микрожағдайлардың санын термодинамикалық ықтималдылық деп атайды. Л. Больцман өздігінен жүретін процестер олардың соңғы жағдайының ықтималдылығы бастапкы жағдайына қарағанда көп болса, яғни соңғы жағдай микрожағдайлардың өте көп санымсн жүзеге асатын болса ғана жүреді деген болжам айтты. Термодинамикалық ықтималдылық пен энтропия арасында байланыс болу керек. Оны 1896 ж. Л. Больцман көрсеткен болатын:
S = InW (10)
—Больцман тұрақтысы. Ол шаманы былайша анықтауға болады: =R/Na R-газ түрактысы, Na — Авогадро саны. Сонымен Больцман жүйедегі энтропияның өсуі оның ықтималдылығы көп жағдайға көшетініне сәйкес келетінін көрсетіп берді.
